第1章--能源、环境与可持续发展

建筑节能建筑节能技术主讲人：高建民办公室：第二学科楼A323电话：[phone]•教学方式：课堂讲授、课堂讨论•学习要求：出勤、认真听讲、记笔记、回答问题•考核方式：考试、论文或综述报告课程安排、要求、考核方式2019/8/154能源管理师、能源审计师证书工业、建筑、交通是能源消耗最主要的三个部分在我国，目前建筑能耗约占全社会总能耗的1/3。我国建筑在使用中最大的能耗是采暖和制冷，与气候条件相近的发达国家相比，我国建筑每平方米采暖能耗约是发达国家的3倍。我国北方采暖城市居住面积只占全国城市居住面积的10%，但建筑能耗却占到40%。没有绝对的节能建筑！目前，全国城镇新建建筑设计阶段执行节能50%标准的已经达到100%，已经可以向节能65%的标准推进。但在一些专家看来，目前在全国大规模推进节能65%设计标准遇到困境，仅重庆、上海等地颁布了居住建筑节能65%设计标准。请谈谈你能为建筑节能作出什么贡献？建筑节能与节能建筑的区别？§1-1能源概论——能量能量热能机械能化学能核能辐射能电能•是与物体机械运动或空间状态相关的能量，包括固体和流体的动能、势能、弹性能和表面张力能。•设温度为T的系统的熵的变化为dS，则热能Eq可以表述为：qETdS（1-5）（1-6）40()100rTEc•以电子的流动传递的能量。设驱动电子流动的电动势为U，电流强度为I，则电能Ee可以表示为：eEUI（1-7）是原子核内部粒子相互作用所释放的能量。图1-1㶲示意图1oQoTEXWQQQTQEXAX在一定的能量中，㶲占的比例越大，其能质越高。（能量=㶲+㷻）两个原则：在热能利用中，（1）不应将高能级的热能用到低能级的用途；（2）尽量实现热能的梯级利用，减小应用的级差。§1-1能源概论——能源一次能源二次能源煤炭、石油、天然气、水力、核能、太阳能、地热能、生物质能、风能、潮汐能、海洋能电力、城市煤气、各种石油制品、蒸汽、氢能、沼气一次能源和二次能源表1-1§1-1能源概论——能源地热能太阳能风能现代生物质能小水电能源从资源的角度分为可再生能源和不可再生能源。海洋能美国22.2%法国2.5%德国3.0%中国15.0%印度3.7%日本5.0%韩国2.1%其它国家22.4%加拿大3.0%俄罗斯6.4%英国2.2%中南美4.7%中东4.8%非洲3.0%2005年世界各国的能源消费比例2005年世界一次能源消费量构成石油35.8%天然气23.7%煤28.4%核能5.8%水电6.3%纽约石油期货市场油价的变化（截止至2008年6月）§1-2能源与环境——能耗引起环境污染环境污染大量耗能＝污染环境光污染遍布全球的玻璃和钢筋盒子建筑•1、大气污染和酸雨（雪、雾），即跨国界的大气污染问题；•2、温室气体排放问题；•3、臭氧层破坏问题；•4、土地退化和荒漠化问题；•5、水资源短缺和水污染问题；•6、热带雨林的迅速减少；•7、生物多样性（包括基因、物种和生态系统）的破坏；•8、有害废弃物的越境转移；•9、海洋污染；•10、人口增长过快。•这十大问题或多或少都与人类消耗能源有关，也或多或少与人类大规模的建设活动有关。其中最直接的，也是影响最大的问题是温室气体排放、酸雨和臭氧层破坏。§1-2能源与环境——能耗引起气候问题图1-5温效应示意图图1-6从公元元年开始大气中温室气体浓度的变化图1-7有气象记录以来地球表面温度的变化（以1961～1990年平均值为基准）图1-10美国航空航天局（NAS）提供的南极上空图像（2006年9月）图1-11HCFCs淘汰时间表（2007年9月）a）发达国家；b）发展中国家•储采比（R/P）：单位为“年”，即剩余的开采年限，表1-3。§1-3能源与环境（1-8）RP探明可开采量储采比当年开采量2019/8/15492012年煤炭探明储量排前10位国家中国储量为1145亿吨，人均约85吨，约为世界平均水平的61%。世界煤炭储采比为150（年）。2019/8/1550到2015年底世界石油探明储量2268亿吨，石油储采比为40.6（年）。世界石油储量分布4.154.434.524.184.40.497.893.888.433.622.61.321.788.2337.7795.7867.1117.7070.4813.646.25417.3078.2355.7681.8022.59602468101214161820一次能（toe）电力（MWh）图1-62005年我国人均能耗（电耗）与世界各国的比较图1-7我国能源消费的增（亿吨标准煤）1.66531.82911.99892.17222.36542.54242.77292.98773.19323.38613.533.914.475.08416.227.13012345678图1-8我国电力装机量的增长（亿千瓦）•纵观我国的能源消费状况，有以下几个显著特点：•1、我国的能源消费以工业为主。§1-3能源与环境图1-92005我国各部门能耗比例•2、能源效率低§1-3能源与环境图1-10我国能源效率与2005年国际水平的比较（每千美元GDP消耗油当量）0.110.341.850.180.190.830.210.140.330.10.090.320.830.6600.511.52日本韩国俄罗斯德国法国印度美国英国加拿大瑞士中国香港世界平均中国2005中国20100.150.220.470.160.160.160.210.140.270.120.080.210.220.1800.10.20.30.40.50.6日本韩国俄罗斯德国法国印度美国英国加拿大瑞士中国香港世界平均中国2005中国2010图1-11我国GDP（以PPP计算）与2005年国际水平的比较（每千美元GDP消耗油当量）•3、人均能源消费量低，人均生活能耗量更低§1-3能源与环境图1-12我国人均生活能耗（电耗）的增长126.4121.3136.9153.9164.2179.4194.7132.4144.6156.3173.7187.5216.7249.40501001502002503002000200120022003200420052006一次能源(kgce)电力(kWh)•4、农村用能水平很低•我国农村人均生活能耗不到城市的三分之一，人均生活用电量不到100kWh，我国很多农村还处于“能源贫困”之中。•能源贫困是指缺乏电力和高度依赖传统的生物质燃料（如农业废弃物、秸秆、柴草、家畜粪便等），是发展中国家贫困的标志。§1-3能源与环境•5、能源消费结构以煤为主§1-3能源与环境图1-192006年我国能源消费结构煤炭69.4%石油20.4%天然气3.0%水风核电7.2%石油35.8%天然气23.7%煤28.4%核能5.8%水电6.3%图1-202006年世界能源消费结构§1-4能源与可持续发展图1-17中国太阳能资源分布图（10MJ/m2）§1-4能源与可持续发展图1-18中国风能资源分布§1-4能源与可持续发展图1-19VAWT的一些形式2019/8/1564我国的能源有效利用率只有34％，而美国已接近50％，国际上最高的接近60％。节约就等于增产！如果我国能将能源利用率提高到40％，就相当于增加了33％的能源产量。2019/8/15662019/8/1567“页岩气之父”乔治·米歇尔先生补充建筑节能的重要性、存在问题和主要途径（一）建筑节能的重要性（二）建筑节能存在的问题（三）建筑节能的主要途径（一）建筑节能的重要性我国现有400多亿m2房屋建筑面积，99%为高能耗建筑，所以必须进行建筑节能。我国建筑能耗和社会能源消费总量的变化南方年增3亿平方米建筑能耗占全国能耗总量29%南方建筑能耗占全国建筑能耗60%南方既有建筑220亿平方米2003年2009年百户拥有空调58台百户拥有空调145台年均增长25%南方建筑能耗的主要特征：1、经济增长推动建筑能耗的刚性增长2、建筑能耗中1/2~2/3是空调能耗（一）建筑节能的重要性建筑用能正持续快速上升，所占社会能耗的比重不断增大。将从目前的27%左右上升到2020年的35%左右。建设部要求到2020年应在1981年基础上节能65%，到达中等发达国家水平，所以建筑节能任重而道远。实施建筑节能的好处：改善建筑物的室内热环境；降低建筑使用能耗；有利于减少大气污染。！（一）建筑节能的重要性建筑能耗包括建材生产能耗、建筑施工能耗和建筑使用能耗，其中建筑使用能耗占80-90%。建筑使用能耗主要包括采暖、通风、空调、照明、炊事、电气等。65%15%14%6%采暖空调热水供应电气炊事建筑节能是一个系统工程，必须在能源利用的各个环节和系统从规划设计到运行的全过程中贯彻节能的观点，才能取得较好的效果。门窗防热屋顶防热墙体防热遮阳隔热通风遮阳隔热遮阳隔热节能率国家目标节能贡献率：遮阳节能技术13%隔热节能技术14%南方建筑节能的技术路线27%23%50%高效率围护：高性能设备：共性技术（二）建筑节能存在的问题1、现行标准对于室内热环境设计指标全国一致、城乡一致，不符合实际：应以全国5个建筑热工分区的热适应人群为依据，分别确定本地区的室内热环境控制指标；同一地区的热环境质量水平应考虑城乡差别。2、经典的节能技术尚未发挥足够的节能效益：围护结构遮阳、隔热，窗口通风，墙面隔热涂料，玻璃贴膜等被动式、低能耗降温技术的标准强制力度不够。！（二）建筑节能存在的问题3、南方玻璃建筑空调装机容量和能耗同比高过一倍：忽视玻璃幕墙建筑整体热惰性差、削峰能力弱的问题所致。现行设计标准推行的“权衡判断”、“对比评定”方法，成为了高能耗“节能建筑”泛滥的助推器。4、建筑设备的系统运行效率普遍不高：系统运行优化控制技术，尚未纳入强制设计要求；设备系统设计者不懂自控，自控设计者不懂运行，关键没有合作意识。（二）建筑节能存在的问题5、建筑方案设计和规划许可管理环节建筑节能严重失控：基础能耗高的设计方案，只能通过大量投入高成本材料或技术期补救。根本原因在于方案许可管理无视建筑节能，违背《民用建筑节能管理条例》规定，城市规划管理部门无此作为难逃其咎。（二）建筑节能存在的问题6、建筑节能施工技术水平低、质量安全隐患大：未经培训，无证施工，超高层玻璃幕墙、墙体外保温、节能外窗、建筑外遮阳等质量安全隐患堪忧。7、建筑节能标准化水平不高：材料标准、技术标准、标准设计（图集）、施工工法有待普及。（三）建筑节能的主要途径建筑节能——在满足居住舒适性前提下，采用新型保温围护结构、高效采暖空调、节能照明设备及利用可再生能源以达到节能的目的。建筑节能的途径建筑设计建筑设备建筑使用者新能源利用（三）建筑节能的主要途径寒冷地区：以节约采暖能耗为主，兼顾夏季空调节约，对围护结构以保温为主；夏热冬冷地区：既要节约冬季采暖能耗，也要节约空调能耗；对围护结构既要保温，又要考虑夏季隔热；夏热冬暖地区：主要是节约空调能耗，兼顾冬天采暖节约；对围护结构主要考虑隔热。不同地区节能重点！！•1.试简述我国建筑节能的发展历史；•2.试对我国建筑的总体能耗水平进行描述；•3.我国建筑节能难的原因是什么？•4.我国建筑节能方面存在的主要问题是什么？•5.我国在建筑节能方面有哪些标准并存？•6.国务院关于建筑节能的具体要求是什么？•7.建设部提出的建筑节能的十个方面的要求是什么？•8.建设部提出的建筑节能的七个方面的工作是什么？思考题•9.建设部计划在建筑节能方面建立的八大体系是什么？•10.在建筑节能方面哪些研究方向是国家鼓励的？•11.国家在建筑节能方面有哪些扶持资金？其扶持范围是如何规定的？•12.在标准规范层面上建筑节能的依据是什么（含已有的通用标准规范、专业标准规范、特殊标准规范）？•13.建筑节能法规的实施对建设单位有何影响？•14.建筑节能法规的实施对设计单位有何影响？思考题•15.建筑节能法规的实施对施工单位有何影响？•16.建筑节能法规的实施对监理单位有何影响？•17.建筑节